???? 3D打。英語:3D?printing),屬于快速成形技術(shù)的一種,它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層堆疊累積的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)(即“積層造形法”)。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型,現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。特別是一些高價(jià)值應(yīng)用(比如髖關(guān)節(jié)或牙齒,或一些飛機(jī)零部件)已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件,意味著“3D打印”這項(xiàng)技術(shù)的普及.??
一般原理
???? ?打印的設(shè)計(jì)過程是:先通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)或計(jì)算機(jī)動(dòng)畫建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面,從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。設(shè)計(jì)軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個(gè)STL文件使用三角面來大致模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描來產(chǎn)生三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。
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打印過程
打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
打印機(jī)打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米,即0.1毫米,也有部分打印機(jī)如Objet Connex系列還有3D Systems ProJet系列可以打印出16微米薄的一層。而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。 用傳統(tǒng)方法制造出一個(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)到數(shù)天,根據(jù)模型的尺寸以及復(fù)雜程度而定。而用3D打印的技術(shù)則可以將時(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí),當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能以及模型的尺寸和復(fù)雜程度而定的。傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品,而3D打印技術(shù)則可以以更快,更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對(duì)較少的產(chǎn)品。一個(gè)桌面尺寸的3D打印機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)者或概念開發(fā)小組制造模型的需要。
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優(yōu)點(diǎn)介紹
??? 三維打印技術(shù)的魅力在于它不需要在工廠操作,桌面打印機(jī)可以打印出小物品,而且,人們可以將其放在辦公室一角、商店甚至房子里;而自行車車架、汽車方向盤甚至飛機(jī)零件等大物品,則需要更大的打印機(jī)和更大的放置空間。3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具,就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期,提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢:通過摒棄生產(chǎn)線而降低了成本;大幅減少了材料浪費(fèi);而且,它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無法制造出的外形,讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器;另外,在具有良好設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的情況下,三維打印技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)制造過程,快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品。三維打印技術(shù)還有其他重要的優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)金屬和塑料零件為了生產(chǎn)而設(shè)計(jì),這就意味著它們會(huì)非常笨重,并且含有與制造有關(guān)但與其功能無關(guān)的剩余物。三維打印技術(shù)不是這樣的。在三維打印技術(shù)中,原材料只為生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品”,借用三維打印技術(shù),他的團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)出的零件更加精細(xì)輕盈。當(dāng)材料沒有了生產(chǎn)限制后,就能以優(yōu)化的方式來實(shí)現(xiàn)其功能,因此,與機(jī)器制造出的零件相比,打印出來的產(chǎn)品的重量要輕60%,并且同樣堅(jiān)固。
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社會(huì)影響
有些業(yè)內(nèi)人認(rèn)為,三維打印技術(shù)對(duì)制造業(yè)的影響將可與噴墨打印機(jī)對(duì)文件打印的影響相媲美。15世紀(jì)出現(xiàn)的活字印刷術(shù)讓手寫體變成了印刷體。印刷機(jī)同那些可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的機(jī)器一樣,打印出同一物品的副本,但是,其在打印個(gè)性化文件時(shí)的效率并不高。后來,噴墨打印機(jī)使打印變得更便捷、更廉價(jià)、更有個(gè)性。如今,盡管傳統(tǒng)打印機(jī)仍然打印著大量的書籍和報(bào)紙等,但更多的打印任務(wù)是由噴墨打印機(jī)來承擔(dān)的,它能按需打印出書籍、標(biāo)簽、照片等。
三維打印技術(shù)帶來的變化或?qū)⒏淖冎圃鞓I(yè)的經(jīng)濟(jì)面貌。許多人認(rèn)為,這項(xiàng)技術(shù)將讓商業(yè)完全去中心化,逆轉(zhuǎn)伴隨著工業(yè)化到來的城市化進(jìn)程,人們將不再需要工廠,屆時(shí),每個(gè)村莊都將擁有一個(gè)由打印機(jī)組成的制造廠,制造所需的物品。但是,也有人認(rèn)為,城市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)利益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出吸引工人到裝配線上工作的能力。
有人堅(jiān)持認(rèn)為,三維打印技術(shù)減少了對(duì)工廠工人的需求,削減低成本、低工資的優(yōu)勢,因而會(huì)增加發(fā)達(dá)的生產(chǎn)能力。不過,也有人對(duì)此表示懷疑,他們稱,亞洲制造商也有能力采用該技術(shù),而且,即使三維打印技術(shù)確實(shí)會(huì)讓生產(chǎn)重回,它也無法提供更多的工作機(jī)會(huì),因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)的制造過程相比,它并非勞動(dòng)密集型的技術(shù)。
而三維打印技術(shù)給物流公司帶來的威脅是顯而易見的,2010年在由中外運(yùn)敦豪國際航空快遞有限公司(DHL)組織的一次大會(huì)上,有人就提出了這種可能性:當(dāng)公司能夠在需求產(chǎn)品的地方打印出急需的零部件時(shí),為什么還會(huì)從國外空運(yùn)呢?
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